机械设计 第十二章 轴
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机械设计第十二章滑动轴承
任意截有极大值 ，此时 ，该截面的流量为：
流体是连续的
一维雷诺方程
讨论 1）油膜压力沿 x 方向变化规律 由
• 对平行板 平行板间油膜压力沿 x 方向无 变化，等于入口处压力( )
（ ）成正比，因此限制 值也就是限制轴承的温升，
从而避免温度过高使润滑失效。对于连续运转轴承，通常
都应进行这项计算。
轴颈的转速，r/min
轴颈的圆周速度，m/s 轴承材料的 许用
3. 限制速度 ：
值，见P280表12-2
当 过大，即使 和 值都在允许的范围内，轴
承也可能很快磨损，故还必须限制滑动速度。
。
油槽的 尺寸可 查相关 的手册
§12-5 滑动轴承润滑剂的选用
润滑目的：减小摩擦，降低磨损，冷却，防锈，防尘和吸振。 润滑剂分类：流体（液体为主），脂，固体。润滑油为常用。
一.润滑脂的选择
润滑脂是润滑油与金属皂的混合物，呈半固体形态
。其稠度大，不易流失，无冷却效果，物化稳定性差，
摩阻大，有缓冲、吸振作用、承载能力大，故只适合低
3）润滑油油性良好，与固 6）润滑油不可压缩。
体表面吸附牢固。 取截面x处的一个单元体分
移动板A 0
h
析，存在如下静力平衡条件：
静止板B y
化简后得： 考虑到假设 4）有： 于是： 积分得： 1.油层的速度分布
带入边界条件： 解得：
即：
移动板A 0
静止板B b y
h
2.润滑油的流量 假设：无侧漏，z方向尺寸无限大，则通过间隙高度为 的
层与层间靠内摩擦阻 力(粘性)带动前进 沿 方向按线性变化
油层间压力无变化，平行板间润滑油不产生压力
轴颈和轴瓦偏心时 两倾斜板的摩擦状况
流体是连续的
一维雷诺方程
讨论 1）油膜压力沿 x 方向变化规律 由
• 对平行板 平行板间油膜压力沿 x 方向无 变化，等于入口处压力( )
（ ）成正比，因此限制 值也就是限制轴承的温升，
从而避免温度过高使润滑失效。对于连续运转轴承，通常
都应进行这项计算。
轴颈的转速，r/min
轴颈的圆周速度，m/s 轴承材料的 许用
3. 限制速度 ：
值，见P280表12-2
当 过大，即使 和 值都在允许的范围内，轴
承也可能很快磨损，故还必须限制滑动速度。
。
油槽的 尺寸可 查相关 的手册
§12-5 滑动轴承润滑剂的选用
润滑目的：减小摩擦，降低磨损，冷却，防锈，防尘和吸振。 润滑剂分类：流体（液体为主），脂，固体。润滑油为常用。
一.润滑脂的选择
润滑脂是润滑油与金属皂的混合物，呈半固体形态
。其稠度大，不易流失，无冷却效果，物化稳定性差，
摩阻大，有缓冲、吸振作用、承载能力大，故只适合低
3）润滑油油性良好，与固 6）润滑油不可压缩。
体表面吸附牢固。 取截面x处的一个单元体分
移动板A 0
h
析，存在如下静力平衡条件：
静止板B y
化简后得： 考虑到假设 4）有： 于是： 积分得： 1.油层的速度分布
带入边界条件： 解得：
即：
移动板A 0
静止板B b y
h
2.润滑油的流量 假设：无侧漏，z方向尺寸无限大，则通过间隙高度为 的
层与层间靠内摩擦阻 力(粘性)带动前进 沿 方向按线性变化
油层间压力无变化，平行板间润滑油不产生压力
轴颈和轴瓦偏心时 两倾斜板的摩擦状况
《机械设计》第12章 蜗杆传动
阿基米德蜗杆：αx=20°
标准值
法向直廓蜗杆、渐开线蜗杆：αn=20°
s
pz=zpx1 px1
2.蜗杆导程角γ和分度圆直径d1 螺纹
蜗杆
ψ πd1
tanψ =
s πd1
=
np πd1
∴ d1
=
Z1 tanγ
m
=
qm
γ πd1
tanγ
=
pZ πd1
=
πmZ πd1
1
=
mZ 1 d1
q
=
Z1 tanγ
具有良好的减摩性、耐磨性、跑合性和抗胶合能力
特点：软硬搭配
蜗杆硬：优质碳素钢、合金结构钢 经表面硬化及调制处理
蜗轮软：铸锡青铜、无锡青铜、灰铸铁
1、蜗杆材料
蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造。 对于高速重载的传动，蜗杆常用低碳合金钢， 如20Cr，20CrMnTi等，经渗碳淬火，表面硬度 HRC56～62，并应磨削。
MPa
= 12.86MPa < [σ F ]
齿根的弯曲疲劳强度校核合格。
（5）验算传动效率h
蜗杆分度圆速度为
v1
=
π d1n1
60×1000
=
3.14×112×1450 60×1000
m/
s
=
8.54m /
s
vs
= v1
cosλ
8.54
=
m / s = 8.59m / s
cos6.412°
查表4.9得
ρ v = 1°09′(1.15°)
h
(0.95
~
0.97)
tan tan( v)
H
480 d2
机械设计基础-----第12章 轴
转动心轴：轴转动 固定心轴：轴固定
问：火车轮轴属于什么类型？
问：自行车前轮轴属于什么类型？
传动轴：只受转矩，不受弯矩M=0，T≠0
如：汽车下的传动轴。
转轴：既传递转矩（T）、又承受弯矩（M）
如：减速器中的轴。
问：根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？ 0 轴： 传动轴 Ⅰ轴： 转轴 Ⅱ轴： 转动心轴
表12-2 常用材料的[τT]值和C值
轴的材料 Q235-A, 20 Q275, 35 1Cr18Ni9Ti 45 40Cr, 35SiMn 38SiMnMo, 3Cr13
[τT](N/mm2 )
15~25
20~35
25~45
35~55
C
160~135
135~118
118~107
107~98
注: 当作用在轴上的弯矩比传递的转矩小或只传递转矩、载荷较 平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴 只作单向旋转, [τT]取较大值， C取较小值; 否则[τT]取较小值， C取较大值。
第12章 轴
§12-1 §12-2 §12-3 §12-4 概 述
带传动和链传动都是通过中间挠性件传递运 动和动力的，适用于两轴中心距较大的场合。 与齿轮传动相比，它们具有结构简单，成本 低廉等优点。
轴的结构设计 轴的计算 轴的设计实例
§12-1、概述
一、主要功用
1、支承轴上回转零件（如齿轮）
2、传递运动和动力 二、分类 1、按承载分 心轴：只承受弯曲（M），不传递转矩（T=0）
▲ 碾压、喷丸等强化处理。
通过碾压、喷丸等强化处理时可使轴的表面产生预 压应力，从而提高轴的疲劳能力。
五、轴的结构工艺性 为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向 中间增大的阶梯状。在满足使用要求的前提下，轴的结 构越简单，工艺性越好。零件的安装次序 1. 装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有 砂轮越程槽，车螺纹的轴端应有退刀槽。
机械设计课件——第十二章 滑动轴承
L－轴承长度mm； n－轴颈转速r/min ；
[p]，[pV] －许用应力Mpa , Mpa·m/S
3.验算速度V→ 跨距大的轴→装配误差或轴挠曲变形 →速度大，局部摩擦功大
v dn v
1000 60
12.4.2 非液体摩擦推力滑动轴承的计算
1.轴承压强验算: 2.验算ｐｖm值:
也就是压力沿圆周方向的 变化率。
12.6.3径向滑动轴承承载系数和最小油膜厚度计算
影响最小油膜厚度的因素很多，可以用一个表示这些因素综 合影响的无量纲数——承载量系数来反映
L——轴承长度，mm L / d ——轴承长径比
C / r——相对间隙
e OO ' ——偏心距，mm
e / C——相对偏心距（偏心率）
h——沿圆周方向任一位置的间隙（油膜厚度），mm h=C+ecosφ
h0 ——对应最大压力处的油膜厚度,mm
h0=C+ecosφ0
hmin ——最小油膜厚度，mm hmin=C-e=C(1- )
流体是连续的，各截面的流量必须相等
∵ Q0 Q
∴
1 2
vh0
1 2
vh
1
12
dp dx
h3
液体动压润滑的基本方程 (一维雷诺方程):
dp 6 V h h0
dx
h3
此式称为一维流体动压基本方程，也叫一维雷诺 方程
表示流体压力的变化率与流体的粘度、速度和间 隙之间的关系。
12.6 液体动压径向滑动轴承的计算
双金属轴瓦：节省贵重金属 单金属轴瓦：结构简单，成本低
双金属轴瓦的瓦背和轴承衬的联接形式见表12.2
瓦背 轴承衬 材料 材料
河南理工大学机械设计基础第12章 滑动轴承
38
第7节 其他形式滑动轴承简介
39
休 息 一 会 儿
2011年6月
……
40
[v]—材料的许用滑动速度 ４．选择配合 一般可选H9/d9或H8/f7、H7/f6
31
第6节 液体动压润滑径向滑动轴承的设计计算
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算1
一、流体动力润滑基本方程的建立 对流体平衡方程（Navier－Stokes方程）作如下假设，以便得到简 化形式的流体动力平衡方程。这些假设条件是 ：
2
第1节 概述
工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接或间接活动摩擦的 轴承，称为滑动轴承。
滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用。但是在 以下场合，则主要使用滑动轴承：
１．工作转速很高，如汽轮发电机。
２．要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。
３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。 ４．特重型的载荷，如水轮发电机。 ５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。 ６．在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。
◆ ◆
◆ ◆
流体为牛顿流体，即 (
u ) y
。
流体的流动是层流，即层与层之间没有物质和能量的交换；
忽略压力对流体粘度的影响，实际上粘度随压力的增高而增加；
略去惯性力及重力的影响，故所研究的单元体为静平衡状态或匀速直 线 运动，且只有表面力作用于单元体上；
◆ ◆
流体不可压缩，故流体中没有“洞”可以“吸收”流质；
四.润滑装置及润滑方法 常用的润滑方法有：
油润滑
1）间歇式供油
旋套式注油油杯
压配式压注油杯
26
第4节 滑动轴承的润滑剂和润滑方法
2）连续式供油
3）飞溅润滑
第7节 其他形式滑动轴承简介
39
休 息 一 会 儿
2011年6月
……
40
[v]—材料的许用滑动速度 ４．选择配合 一般可选H9/d9或H8/f7、H7/f6
31
第6节 液体动压润滑径向滑动轴承的设计计算
液体动力润滑径向滑动轴承的设计计算1
一、流体动力润滑基本方程的建立 对流体平衡方程（Navier－Stokes方程）作如下假设，以便得到简 化形式的流体动力平衡方程。这些假设条件是 ：
2
第1节 概述
工作时轴承和轴颈的支撑面间形成直接或间接活动摩擦的 轴承，称为滑动轴承。
滚动轴承绝大多数都已标准化，故得到广泛的应用。但是在 以下场合，则主要使用滑动轴承：
１．工作转速很高，如汽轮发电机。
２．要求对轴的支承位置特别精确，如精密磨床。
３．承受巨大的冲击与振动载荷，如轧钢机。 ４．特重型的载荷，如水轮发电机。 ５．根据装配要求必须制成剖分式的轴承，如曲轴轴承。 ６．在特殊条件下工作的轴承，如军舰推进器的轴承。
◆ ◆
◆ ◆
流体为牛顿流体，即 (
u ) y
。
流体的流动是层流，即层与层之间没有物质和能量的交换；
忽略压力对流体粘度的影响，实际上粘度随压力的增高而增加；
略去惯性力及重力的影响，故所研究的单元体为静平衡状态或匀速直 线 运动，且只有表面力作用于单元体上；
◆ ◆
流体不可压缩，故流体中没有“洞”可以“吸收”流质；
四.润滑装置及润滑方法 常用的润滑方法有：
油润滑
1）间歇式供油
旋套式注油油杯
压配式压注油杯
26
第4节 滑动轴承的润滑剂和润滑方法
2）连续式供油
3）飞溅润滑
机械设计基础 第十二章轴
3.
球墨铸铁、合金铸铁 (高强度铸铁)
价廉、吸振性好、耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，铸造 成形，但性脆，可靠性低，品质难控制。 常用于制造外形复杂的轴，如曲轴、凸轮轴。
轴的常用材料及其主要力学特性见
轴的结构设计
12
设计任务：使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。
设计要求： 1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装) 2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；(定位) 3.各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定) 4.改善应力状况，减小应力集中。
第十二章
轴的设计
1
第一节 第二节 第三节
概述 轴的设计举例 轴的强度、刚度计算
2
本章重点：
① 轴的类型，轴的常用材料； ② 轴的结构； ③ 轴上零件的轴向定位和固定方法； 轴上零件的周向定位和固定方法；
④ 按扭转强度计算轴的直径。
轴的功用：主要用于支承传动零件 (齿轮、带轮等) 并
传递运动和动力。
越程槽和退刀槽
17
（3）为去掉毛刺，利于装配，轴端应制出45°倒角。
45°倒角 45°倒角
( 4)当采用过盈配合联结时，配合轴段的零件装入端，常加工 成半锥角为30°的导向锥面。若还附加键联结，则键槽的长度 应延长到锥面处，便于轮毂上键槽与键对中。
18
（5）如果需从轴的一端装入两个过盈配合的零件，则轴上两配 合轴段的直径不应相等，否则第一个零件压入后，会把第二个零件 配合的表面拉毛，影响配合。
一般情况下，直轴 做成实心轴，需要 减重时做成空心轴
6
轴的功用和类型
分类： 按承受载荷分有： 类 型 按轴的形状分有：
7
转轴---传递扭矩又承受弯矩
传动轴---只传递扭矩 心轴---只承受弯矩 直轴 曲轴 光轴 阶梯轴
机械设计基础教案——第12章轮系
第 12 章轮系（一）教学要求1、掌握定轴轮系，周转轮系传动比的计算2、了解其他新型齿轮传动装置（二）教学的重点与难点1、定轴轮系转向判别2、转化机构法求解周转轮系传动比2、复合轮系的分析（三）教学内容12.1轮系的分类轮系：用一系列互相啮合的齿轮将主动轴和从动轴连接起来，这种多齿轮的传动装置称为轮系。
定轴轮系（普通轮系）周转轮系复合轮系定 +周（复杂轮系）周 +周12.2定轴轮系及其传动比计算一、传动比A ——输入轴B ——输出轴i AB W A n A W B n B二、定轴轮系的传动比计算i 15W1W2W3 W4Z 2 Z3 Z 4 Z5i12i23i3 4i4 5Z1Z 2 Z3 Z 4W2W3W4W5所有从动轮齿数的乘积∴ i15所有主动轮齿数的乘积三、输出轴转向的表示1、首末两轴平行，用“+”、“ -”表示。
Z——惰轮：不改变传动比的大小，但改变轮系的转向2、首末两轴不平行（将轮 5 擦掉）用箭头表示3、所有轴线都平行i W1( 1)m所有从动轮齿数的乘积W5所有主动轮齿数的乘积m——外啮合的次数12.3周转轮系的传动比计算一、周转轮系F 3 4 2 4 22差动轮系： F=2行星轮系： F=1（轮 3 固定）（F 3 3 2 3 2 1）二、周转轮系的构件行星轮行星架（系杆）、中心轮基本构件（轴线与主轴线重合而又承受外力矩的构件称基本构件）行星架绕之转动的轴线称为主轴线。
ZK-H （ K —中心轮； H —行量架； V —输出构件）还有其他： 3K ， K-H-V三、周转轮系传动比的计算以差动轮系为例（反转法）-W H（绕 O H—主轴线）转化机构（定轴轮系）i13H W1H W1W H( 1)Z 3W H W3W H Z13举例：图示为一大传动比的减速器， Z 1=100， Z 2=101， Z 2'=100， Z 3=99 求：输入件 H 对输出件 1 的传动比 i H1解： 1， 3 中心轮2， 2'行星轮H行星架给整个机构（ -W H）绕 OO 轴转动i13H W1WH( 1)2Z2Z3 W3W H Z1 Z2周转轮系传动比是计算出来的，而不是判断出来的。
《机械设计基础》第12章 蜗杆传动
2、重合度大，传动平稳，噪声低；
3、摩擦磨损问题突出，磨损是主要 的失效形式。为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常需用青铜制造，成本较高；
4、传动效率低，具有自锁性时，效率低于50%。
由于上述特点，蜗杆传动主要用于传递运动，而在动力传输中的应用受到限制。
其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 车刀切制而成，车刀安装位置不同， 加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。
γ
β
γ＝β （蜗轮、蜗杆同旋向）
一、蜗杆传动的主要参数及其选择
1、模数m和压力角α
§12-2 蜗杆传动的参数分析及几何计算
ma1= mt2= m αa1=αt2 =α=20°
在蜗杆蜗轮传动中，规定中间平面上的模数和压力角为标准值，即：
模数m按表12-1选取，压力角取α=20° （ZA型αa＝20º；ZI型αn＝20º） 。
阿基米德蜗杆（ZA蜗杆） 渐开线蜗杆（ZI蜗杆）
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高。
同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10~360)；承载能力和效率较高。
三、分类
在轴剖面上齿廓为直线，在垂直于蜗 杆轴线的截面上为阿基米德螺旋线。
§12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算
一、蜗轮齿面接触疲劳强度的计算
1、校核公式:
2、设计公式:
式中：a—中心距，mm；T2 —作用在蜗轮上的转矩，T2 = T1 iη； zE—材料综合弹性系数，钢与铸锡青铜配对时，取zE=150；钢与铝青铜或灰铸铁配对时， 取zE=160。 zρ—接触系数，由d1/a查图12-11，一般d1/a=0.3~0.5。取小值时，导程角大，故效率高，但蜗杆刚性较小。 kA —使用系数，kA =1.1~1.4。有冲击载荷、环境温度高(t>35oC)、速度较高时，取大值。
3、摩擦磨损问题突出，磨损是主要 的失效形式。为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常需用青铜制造，成本较高；
4、传动效率低，具有自锁性时，效率低于50%。
由于上述特点，蜗杆传动主要用于传递运动，而在动力传输中的应用受到限制。
其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 车刀切制而成，车刀安装位置不同， 加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。
γ
β
γ＝β （蜗轮、蜗杆同旋向）
一、蜗杆传动的主要参数及其选择
1、模数m和压力角α
§12-2 蜗杆传动的参数分析及几何计算
ma1= mt2= m αa1=αt2 =α=20°
在蜗杆蜗轮传动中，规定中间平面上的模数和压力角为标准值，即：
模数m按表12-1选取，压力角取α=20° （ZA型αa＝20º；ZI型αn＝20º） 。
阿基米德蜗杆（ZA蜗杆） 渐开线蜗杆（ZI蜗杆）
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高。
同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10~360)；承载能力和效率较高。
三、分类
在轴剖面上齿廓为直线，在垂直于蜗 杆轴线的截面上为阿基米德螺旋线。
§12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算
一、蜗轮齿面接触疲劳强度的计算
1、校核公式:
2、设计公式:
式中：a—中心距，mm；T2 —作用在蜗轮上的转矩，T2 = T1 iη； zE—材料综合弹性系数，钢与铸锡青铜配对时，取zE=150；钢与铝青铜或灰铸铁配对时， 取zE=160。 zρ—接触系数，由d1/a查图12-11，一般d1/a=0.3~0.5。取小值时，导程角大，故效率高，但蜗杆刚性较小。 kA —使用系数，kA =1.1~1.4。有冲击载荷、环境温度高(t>35oC)、速度较高时，取大值。
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常见错误总结
（二）轴承安装的常见错误： ⑴、角接触轴承和圆锥滚子轴承 ①、一定要成对使用； ②、方向必须正确，必须正装或反装； ⑵、轴承内外圈的定位必须注意内外圈的直径尺寸问题 ⑶、轴上如有轴向力时，必须使用能承受轴向力的轴承。 ⑷、轴承必须考虑密封问题；
常见错误总结
（三）键槽的常见错误： ⑴ 同一轴上所有键槽应在一个对称线上； ⑵ 键槽的长度必须小于轴段的长度；
轴是否承受弯矩？ 该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件，若有则该轴 承受弯矩，否则不承受弯矩。
二、轴的结构设计
4. 提高轴的疲劳强度
（2）改进轴上零件结构，以减小轴上载荷
整体式
分体式
转矩：小齿轮→大齿轮→卷筒 轴只受弯矩，不受转矩，为心轴 合理：减小轴受载，缩短轴长度
Q
转矩：小齿轮→大齿轮→轴→
Q
可承受较大Fa
削弱轴强度
1. 2.为了使套筒紧靠零件轮毂的端面，起轴向固定作用，轴段长 度l与零件轮毂宽度B之间的关系如何？ （A）l比B稍长； （C）l与B稍短； （B）l=B； （D）l与B无关
2.若轴上的零件利用轴肩轴向固定，轴肩的圆角半径R与零件轮毂 孔的圆角半径R1或倒角C1应保持何种关系？
F
等强度 轴颈：被支撑（装轴承）处 组成 轴头：装轮毂处 轴肩：阶梯处；
阶梯轴 尺寸= 轴承内径；
直径与轮毂内径相当；
二、轴的结构设计
轴颈 轴环 轴身 轴头 轴颈 轴头
二、轴的结构设计
内容：确定轴的外形和全部结构尺寸
拟定轴上零件装配方案 轴上零件的定位 各段轴直径和长度的确定 提高轴的强度和刚度的措施
Q
转矩：小齿轮→大齿轮→轴→
Q
卷筒
轴既受弯矩，又受转矩，为转 轴
如何判断？
按承载分：转轴、心轴、传动轴
0 轴： 传动轴 Ⅰ轴： 转轴 Ⅱ轴： 转动心轴 Ⅲ轴： 转轴 Ⅳ轴： 转轴 Ⅴ轴： 转动心轴
根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？
轴是否传递转矩？
从原动机向工作机画传动路线，若传动路线沿该轴轴线 走过一段距离，则该轴传递转矩。
曲轴是专用零件，通过连杆将曲轴的旋 转运动转化为往复直线运动。主要用在 内燃机一类的活塞式机械中。
阶梯轴
阶梯轴便于轴上零件的装拆和定位。
光轴
加工简单，但轴上零件不易定位。
一、概述
2.轴的分类
按承载分：转轴、心轴、传动轴
转轴：既受扭矩，又受弯矩，如减速器中的轴。
带式运 输机
电动机
减速器
轴肩或轴环 套筒 弹性挡圈 圆螺母加止动垫圈、双圆螺母 轴端挡圈 紧定螺钉、锁紧挡圈、销钉 圆锥面
二、轴的结构设计
2. 轴上零件的定位 1）轴肩、轴环
轴环
轴肩
特点
结构简单，定位可靠，可承受较大轴向力 但考虑应力集中的问题
二、轴的结构设计
2. 轴上零件的定位 1）轴肩、轴环 但考虑应力集中的问题
定位轴肩的尺寸要求: r <C<h 或 r < R<h
二、轴的结构设计
5. 各轴段直径与长度尺寸的确定
（1）各轴段直径
轴上零件安装时，所经过轴上各 段直径应小于安装零件轮毂直径， 以便于装拆。 滚动轴承定位轴肩高度必须低于 内圈端面高度，以便于拆卸，具体 尺寸由标准查出。
二、轴的结构设计
5. 各轴段直径与长度尺寸的确定
L
（2）各轴段长度 主要根据： 轴上零件的轴向尺寸 相邻零件之间的距离 轴上零件的装拆和轴 向固定 一般: 轮毂长度L=(1.5~2)d 毂比轴长2~3mm
卷筒
轴既受弯矩，又受转矩，为转 轴
二、轴的结构设计
4. 提高轴的疲劳强度
（2）改进轴上零件结构，以减小轴上载荷
顺便回忆一下P188页 空心式比实心式推力滑 动轴承支撑面载荷更均 匀是同样的道理。
合理
不合理
二、轴的结构设计
4. 提高轴的疲劳强度
（3）改进轴的结构以减小应力集中 轴肩处采用较大的过渡圆角半径r
2~3mm
指出该结构设计中存在的错误，并说明错误原因。 （注：倒角和圆角忽略不计。）
关键词：调整，定位，密封，装配，拆卸，键槽，螺纹，阶梯轴，
成对轴承。。。 。。。
指出该结构设计中存在的错误，并说明错误原因。 （注：倒角和圆角忽略不计。）
指出该结构设计中存在的错误，并说明错误原因。 （注：倒角和圆角忽略不计。）
二、轴的结构设计
2. 轴上零件的定位 5）圆螺母及止动垫圈
特点 可承受较大轴向力，可用于轴向相邻较远的两零件。 但需要车螺纹，会削弱轴的强度，多采用细牙。
二、轴的结构设计
2. 轴上零件的定位 6）圆锥面 常与挡圈，螺钉一起使用
特点 能消除轴与轮毂间的径向间隙,装拆较方便,对中性好 适用于有振动、冲击及轴端零件的定位。 兼有周向定位功能
扭矩 输入扭矩
还要受弯矩呢？
一、概述
2.轴的分类
按承载分：转轴、心轴、传动轴
心轴：只受弯矩，不受扭矩
自行车 前轮轴
前叉
n 火车轮轴
前轮轮毂
固定心轴 转动心轴
一、概述
2.轴的分类
按承载分：转轴、心轴、传动轴
传动轴：只受扭矩，不受弯矩
发动机
后桥
一、概述
如何判断？
按承载分：转轴、心轴、传动轴
常见错误总结
（四）螺纹的常见错误 ⑴ 轴上螺纹应有螺纹退刀槽; ⑵ 避免螺纹联接件承受附加弯矩。
3.图示三根起重机用卷筒轴。1）卷筒与大齿轮联成一整体，与轴 可以发生相对转动，当卷筒和大齿轮转动时，轴固定不动；2）卷 筒与大齿轮联成一整体并且用键与轴联接，工作是卷筒、齿轮与 轴一起转动；3）卷筒和大齿轮分别与轴用键联接，工作时齿轮、 卷筒与轴一起转动。若吊起的重物、转速、轴的材料及其工作情 况相同，试比较三种情况下轴的直径大小？
一、概述
3.轴的设计流程
结构设计： 根据轴上零件的安装、固定及轴的制造工艺等 方面的要求，合理地确定轴的结构和尺寸。 轴的设计包括： 承载能力计算： 校核轴的强度、刚度和振动稳定性等。 轴的设计过程：
选材料 估算轴的直径
轴的结构设计
轴的承载能力计算
no
验算合格? yes 结 束
二、轴的结构设计
内容：确定轴的外形和全部结构尺寸
1
7 指出该结构设计中存在的错误，并说明错误原因。 （注：倒角和圆角忽略不计。） 2
3
5
8 6
1-缺少垫片；2-轴肩过高；3-轮毂应略宽于该轴轴段，以便轴套定 位；4-键槽过长；5-轴套外径过大，轴承不便于拆卸；6-此轴段过 长，不便于轴承装拆，可做成阶梯轴；7-缺少垫片；8-缺少密封
指出该结构设计中存在的错误，并说明错误原因。 （注：倒角和圆角忽略不计。）
轴的结构工艺性
二、轴的结构设计
1. 拟定轴上零件装配方案 涉及到轴上零件装配方向、装配顺序，定位方式等，影响轴 的结构。 装配方向：注意以最大直径轴段为分界
装配方案一
装配方案二
装配方案二轴上零件数量更多，整体质量更大，故方案一更优。
二、轴的结构设计
2. 轴上零件的定位 （1）圆周定位 第五章《轴毂连接》--键，花键，销等。 （2）轴向定位
二、轴的结构设计
2. 轴上零件的定位 2）轴套
注意：防止过定位 L轴段长度=B轮毂宽-(2~3)mm
二、轴的结构设计
轴段长度=B轮毂宽-(2~3)mm
二、轴的结构设计
2. 轴上零件的定位 （1）圆周定位 第五章《轴毂连接》--键，花键，销等。 （2）轴向定位
第十二章 轴
第十二章主要内容
一、概述（轴的类型）
二、轴的结构设计
三、轴的强度计算
四、轴的刚度计算（略）
五、轴的振动和振动稳定性（略）
一、概述
1.轴的作用
支承旋转零件 传递运动和力
轴承座→轴承→轴→轴上零件（齿轮、带轮、链轮等）
一、概述
2.轴的分类
曲轴
按外形分：曲轴、直轴（阶梯轴、光轴）
0 轴： 传动轴 Ⅰ轴： 转轴 Ⅱ轴： 转动心轴 Ⅲ轴： 转轴 Ⅳ轴： 转轴 Ⅴ轴： 转动心轴
根据承载情况下列各轴分别为哪种类型？
轴是否传递转矩？
从原动机向工作机画传动路线，若传动路线沿该轴轴线 走过一段距离，则该轴传递转矩。
轴是否承受弯矩？ 该轴上除联轴器外是否还有其它传动零件，若有则该轴 承受弯矩，否则不承受弯矩。
6.图示轴的结构中，哪几处不合理？
7.图示的结构中，哪几处不合理？
无轴向定位
轴肩过高
轴肩过高，
且轮毂无法 装入
键槽过长
二、轴的结构设计
3. 轴的工艺性
便于加工、装配、维修的一些工艺结构
轴端应制出45º 的倒角（便于安装）
45 45
不同轴段的键槽寛度尽可能一致，并布置在同一母线上； 轴段的阶梯数量要尽可能少。
轴肩或轴环 套筒 弹性挡圈 轴端挡圈 圆螺母加止动垫圈、双圆螺母 紧定螺钉、锁紧挡圈、销钉 圆锥面
同P241滚动轴承内外 圈的轴向定位
二、轴的结构设计
2. 轴上零件的定位 3）弹性挡圈
特点
用于转速不高，只能承受很小的轴向力
二、轴的结构设计
2. 轴上零件的定位 4）轴端挡圈
特点
适用于固定轴端零件，承受中等轴向载荷。
输出 输出 输入 T1 T3 T2
T2 T3
T3 T1
T2
T1
轴受到的最大转矩Tmax = T2 合理
轴受到的最大转矩Tmax= T1
不合理 一个输入轮多个输出轮时，尽量将输入轮放在中间
二、轴的结构设计